로봇 성능 분석

• 성능 분석 = "이 로봇이 그것을 감당할 수 있는가" — 요구사항("무엇을 원하는가")의 다음 질문
• 작업이 요구하는 성능을 정량화 → 로봇의 사양·실측 성능과 대조해 간극(갭) 을 찾음
• 출제 포인트: 하드웨어 성능 지표(가반하중·작업반경·반복정밀도) · 소프트웨어 성능 지표(인식률·응답 시간) · 갭 분석 절차 · 최약 요소가 전체를 제한한다는 원리

성능 분석의 절차 — 갭 분석

1. 요구 성능 정량화: 작업 요구사항(작업 요구사항 분석)을 숫자로 — 운반 물체 최대 1.5 kg, 선반 높이 1.6 m, 시간당 30회
2. 로봇 성능 파악: 카탈로그 사양 + 실측(사양은 이상 조건 값 → 센서 및 구동장치의 성능환경 분석)
3. 대조(갭 분석): 요구 대비 부족한 항목 식별
4. 대응 결정: 로봇 변경 / 작업 조정 / SW로 보완(경로 최적화로 사이클 타임 단축 등) / 마진 확보

하드웨어 성능 지표 (시험 단골)

• 가반하중(Payload): 들 수 있는 최대 무게 — 엔드이펙터(그리퍼) 무게도 포함해서 계산해야 한다
• 작업반경/작업영역(Reach/Work Envelope): 도달 가능한 공간 (→ 로봇 구조에 따른 분류)
• 반복 정밀도(Repeatability): 같은 지령의 반복 도달 산포 — 조립 공차와 직결 (→ ISO 9283)
• 최대 속도·가속도, 사이클 타임: 시간당 처리량을 결정
• 자유도(DOF): 요구 자세를 만들 수 있는가 (→ 로봇 구성요소)
• 이동로봇: 최대 속도, 등판 능력, 통과 폭, 가동 시간(배터리), 위치인식 정밀도

소프트웨어·지능 성능 지표

• 인식 성능: 검출률·오검출률, 인식 거리·조건 범위 (→ 인지지능 소프트웨어 목표사양)
• 응답 시간·처리 주기: 인지 파이프라인 지연, 계획 수립 시간, 제어 주기 준수율
• 작업 성공률: 전체 작업 기준의 성공 비율 — 하위 단계 성공률의 곱으로 추정 가능
• 연산 자원: 탑재 컴퓨터의 처리 능력·메모리 대비 알고리즘 부하 (→ 로봇 시스템 최적화)

최약 요소의 원리 (시험 포인트)

직렬로 연결된 작업 사슬의 전체 성능은 가장 약한 요소가 제한한다.

• 성공률: 단계별 성공률의 곱 — 0.99 × 0.95 × 0.99 ≈ 0.93. 가장 낮은 단계(0.95)를 올리는 것이 최우선
• 사이클 타임: 병렬화 불가한 병목 단계가 하한을 결정 (→ 암달의 법칙, 로봇 시스템 최적화)
• 정밀도: 기구 반복 정밀도·센서 정밀도·캘리브레이션 오차 중 최대 오차원이 지배

성능 분석 결과의 활용

• 갭이 큰 항목 → 로봇 기종 재선정 또는 작업 재설계 (요구 완화 협상)
• 갭이 작은 항목 → SW 보완 전략 수립: 인식이 느리면 관심영역(ROI) 제한, 정밀도가 부족하면 비전 보정·재시도 로직
• 남는 성능(마진) 확인 → 향후 작업 확장 여지
• 분석 결과는 목표사양의 "달성 가능성" 근거가 된다 — 로봇이 못 하는 것을 목표로 쓰면 안 된다

갭 분석의 흐름

flowchart LR
    R["요구 성능 정량화
(1.5 kg · 1.6 m · 30회/h)"] --> C["로봇 성능 파악
(사양 + 실측)"] --> G["갭 분석
(부족 항목 식별)"] --> D["대응 결정
기종 변경 / 작업 조정 / SW 보완 / 마진"]

직렬 사슬의 성공률

예: 0.99 × 0.95 × 0.99 × 0.99 ≈ 0.92 — 전체를 끌어내리는 것은 최약 단계(파지 0.95)다.

1. 그리퍼 무게 0.5 kg인 로봇으로 최대 1.2 kg의 물체를 다루려 한다. 필요한 최소 가반하중은?

① 0.7 kg ② 1.2 kg ③ 1.7 kg ④ 0.5 kg

2. 인식 99%, 파지 95%, 이동 99%, 전달 99%의 성공률을 가진 직렬 작업에서 전체 성공률을 가장 크게 올리는 방법은?

① 인식 성공률을 99.5%로 올린다 ② 파지 성공률을 98%로 올린다 ③ 이동 성공률을 99.5%로 올린다 ④ 네 단계를 모두 같은 폭으로 올려야만 효과가 있다

3. 로봇 성능 분석에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 요구 성능을 정량화한 뒤 로봇 사양과 대조한다 ② 카탈로그 사양은 실환경 실측으로 확인하는 것이 원칙이다 ③ 성능 갭은 SW 보완(경로 최적화·재시도 로직)으로 줄일 수도 있다 ④ 갭이 발견되면 반드시 로봇 기종을 교체해야 한다

4. 조립 작업에서 부품 공차가 ±0.05 mm일 때 가장 직접적으로 대조해야 하는 로봇 성능 지표는?

① 가반하중 ② 최대 속도 ③ 반복 정밀도 ④ 가동 시간

5. 작업 사이클 타임이 요구보다 긴 경우의 분석·대응으로 가장 적절한 것은?

① 모든 단계를 무조건 병렬화한다 ② 단계별 소요 시간을 측정해 병목 단계를 찾고 그 단계를 개선한다 ③ 배터리 용량을 늘린다 ④ 반복 정밀도를 낮춘다

• 작업 요구사항 분석 — 성능 분석의 입력인 요구
• 작업지능 소프트웨어 목표사양 — 분석 결과가 뒷받침하는 목표
• 로봇 구성요소 · 로봇 구조에 따른 분류 — 하드웨어 성능의 원천
• 센서 및 구동장치의 성능환경 분석 — 사양 vs 실환경 성능
• 로봇 시스템 최적화 — 병목 분석과 SW 개선
• _MOC 지능소프트웨어